適應船舶電力推進的變頻啟動和無功補償一體化裝置研究.pdf

1、電力推進系統(tǒng)是指利用功率變換器驅(qū)動推進電機來拖動螺旋槳運行的動力系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)的機械推進方式，其在安全性、可操縱性、空間排布、隱蔽性等方面具有明顯的優(yōu)勢，近年來，已被廣泛應用于船舶動力系統(tǒng)中。目前，電力推進系統(tǒng)工作過程中存在以下幾個問題亟待解決。首先，船舶電力系統(tǒng)的容量有限，相比于大電網(wǎng)，更容易受負載電流變化的影響，尤其是異步推進電機的感性啟動電流，易造成船舶電網(wǎng)電壓跌落、頻率下降等電能質(zhì)量問題；其次，由于推進電機的勵磁電流較大，船舶

2、電網(wǎng)需提供大量無功功率，不僅降低船舶電網(wǎng)的功率傳輸效率，而且大量的無功交換會削弱船舶電網(wǎng)穩(wěn)定性。綜上，展開適應船舶電力推進系統(tǒng)的功率變換器的研究是具有理論和現(xiàn)實意義的。
　　本文提出一種適用于變頻啟動和無功補償一體化的功率變換方法，該一體化功率變換裝置同時具有矢量變頻啟動與無功功率動態(tài)補償功能。本文重點研究了該功率變換裝置的工作原理、控制策略及系統(tǒng)整體性能。
　　首先針對功率變換器的可行性進行分析；其次，針對功率變換器的矢量

3、變頻啟動功能，本文采用基于異步推進電機動態(tài)數(shù)學模型的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制策略，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩與勵磁的解耦控制，改善推進電機啟動性能；并利用基于卡爾曼濾波器的鎖相環(huán)技術，實現(xiàn)功率變換器不同工況間的同步平滑切換；最后，以瞬時功率理論實現(xiàn)對電力推進系統(tǒng)無功電流的檢測與補償，建立船舶電網(wǎng)無功在線動態(tài)補償?shù)目刂品桨福纳拼半娋W(wǎng)供電質(zhì)量。
　　基于上述理論研究，在Matlab/Simulink仿真平臺建立系統(tǒng)仿真模型，對該功率變換器進行系統(tǒng)仿真實